KR20230124449A - fine print method - Google Patents

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KR20230124449A
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KR1020220043872A
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이규성
정순규
강만구
김경현
양용석
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 미세 인쇄 방법을 개시한다. 그의 방법은 미세 팁을 준비하는 단계와, 상기 미세 팁 상에 폴리머 코팅 층을 형성하는 단계와, 상기 폴리머 코팅 층에 광을 제공하여 상기 폴리머 코팅 층을 경화하는 단계와, 상기 폴리머 코팅 층 상에 잉크를 제공하는 단계와, 상기 잉크를 대상체에 인쇄하는 단계를 포함한다.The present invention discloses a microprinting method. His method includes preparing a microtip, forming a polymer coating layer on the microtip, curing the polymer coating layer by providing light to the polymer coating layer, and forming a polymer coating layer on the polymer coating layer. The method includes providing ink and printing the ink on the object.

Description

미세 인쇄 방법{fine print method}Fine print method {fine print method}

본 발명은 인쇄 방법에 관한 것으로, 상세하게는 미세 인쇄 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a printing method, and more particularly to a microprinting method.

기존 마이크로/나노 크기(원자/분자 스케일)의 프린팅 기술을 이용한 2D/3D 구조 형성방식에 대하여 다양한 시도가 진행되고 있다. 바이오 소재의 응용을 위해서 마이크로 디스펜싱 방식이 널리 사용되고 있으나, 주로 수백 마이크론 크기의 패턴 선폭을 형성하는 한계가 있어서 정밀한 3D 프린팅이 가능한 장비와 공정의 개발이 요구되고 있다. 20마이크론 수준까지 패터닝이 가능한 잉크젯 프린팅 방식을 활용하는 연구도 각광을 받고 있으나, 잉크젯 프린팅의 원리와 공정 상 미세 팁 막힘을 방지하기 위하여 매우 낮은 점도의 잉크만 사용하거나 잉크의 퍼짐과 적층 시 혼합을 감수해야 할 수도 있다. Various attempts are being made on the 2D/3D structure formation method using the existing micro/nano size (atomic/molecular scale) printing technology. Although the micro-dispensing method is widely used for the application of biomaterials, there is a limitation in forming a pattern line width of several hundred microns, so the development of equipment and processes capable of precise 3D printing is required. Research utilizing the inkjet printing method capable of patterning up to 20 microns is also in the limelight, but due to the principle and process of inkjet printing, only very low viscosity ink is used or mixing during ink spreading and stacking is required to prevent clogging of fine tips. You may have to bear with it.

본 발명의 과제는 잉크를 입체적(3D)으로 인쇄할 수 있는 미세 인쇄 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a microprinting method capable of printing ink three-dimensionally (3D).

본 발명은 미세 인쇄 방법을 개시한다. 그의 방법은 미세 팁을 준비하는 단계; 상기 미세 팁 상에 폴리머 코팅 층을 형성하는 단계; 상기 폴리머 코팅 층에 광을 제공하여 상기 폴리머 코팅 층을 경화하는 단계; 상기 폴리머 코팅 층 상에 잉크를 제공하는 단계; 및 상기 잉크를 대상체에 인쇄하는 단계를 포함한다.The present invention discloses a microprinting method. His method includes preparing a fine tip; forming a polymer coating layer on the fine tip; curing the polymer coating layer by providing light to the polymer coating layer; providing ink on the polymer coating layer; and printing the ink on the object.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 미세 인쇄 방법은 미세 팁의 팁에 형성된 폴리머 코팅 층을 이용하여 잉크를 대상체에 입체적(3D)으로 인쇄할 수 있다. As described above, in the microprinting method according to an embodiment of the present invention, ink can be 3D printed on an object using a polymer coating layer formed on the tip of the microtip.

도 1은 본 발명의 미세 인쇄 방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 2 내지 도 6은 도 1의 미세 인쇄 방법을 보여주는 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 미세 팁 및 종래 미세 팁의 일 예를 보여주는 이미지이다.
도 8은 도 3의 미세 팁 및 폴리머 코팅 층의 일 예를 보여주는 이미지이다.
도 9는 도 7의 미세 팁, 폴리머 코팅 층, 및 잉크의 일 예를 보여주는 이미지이다.
도 10은 도 9의 잉크의 일 예를 보여주는 이미지이다.1 is a flow chart showing the microprinting method of the present invention.
2 to 6 are cross-sectional views illustrating the microprinting method of FIG. 1 .
7 is an image showing an example of the fine tip of the present invention and the conventional fine tip.
8 is an image showing an example of the fine tip of FIG. 3 and a polymer coating layer.
FIG. 9 is an image showing an example of the fine tip, polymer coating layer, and ink of FIG. 7 .
10 is an image showing an example of the ink of FIG. 9 .

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당 업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in different forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete and the spirit of the present invention will be sufficiently conveyed to those skilled in the art, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 명세서에서 챔버, 박막, 코팅은 일반적인 반도체 및 장치 용어들로 이해될 수 있을 것이다. 바람직한 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. Terms used in this specification are for describing embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" means that a stated component, step, operation and/or element excludes the presence or addition of one or more other components, steps, operations and/or elements. I never do that. Also, in the specification, a chamber, a thin film, and a coating may be understood as general semiconductor and device terms. Since it is according to a preferred embodiment, reference numerals presented in the order of description are not necessarily limited to the order.

도 1은 본 발명의 미세 인쇄 방법을 보여준다. 도 2 내지 도 6은 도 1의 미세 인쇄 방법을 보여주는 단면도들이다.1 shows the microprinting method of the present invention. 2 to 6 are cross-sectional views illustrating the microprinting method of FIG. 1 .

도 1 및 도 2를 참조하면, 미세 팁(10)을 준비한다(S10). 미세 팁(10)은 수직적 관점에서 삼각형의 단면을 가질 수 있다. 미세 팁(10)은 원자 힘 측정 장치(AFM)의 팁 또는 노즐의 팁을 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 미세 팁(10)의 최 하단은 약 50nm 이하의 단면을 가질 수 있다. 미세 팁(10)의 최 하단은 약 2nm 내지 약 4nm의 단면을 가질 수 있다. 1 and 2, a fine tip 10 is prepared (S10). The fine tip 10 may have a triangular cross section when viewed vertically. The fine tip 10 may include a tip of an atomic force measurement device (AFM) or a tip of a nozzle, but the present invention is not limited thereto. For example, the lowermost end of the fine tip 10 may have a cross section of about 50 nm or less. The lowermost end of the fine tip 10 may have a cross section of about 2 nm to about 4 nm.

도시되지는 않았지만, 미세 팁(10)은 노즐 홀을 가질 수 있다. 노즐 홀은 미세 팁(10)의 중심을 따라 그의 상부에서 하부까지 연장할 수 있다.Although not shown, the fine tip 10 may have a nozzle hole. The nozzle hole may extend along the center of the fine tip 10 from top to bottom.

도 1 및 도 3을 참조하면, 미세 팁(10)의 팁에 폴리머 코팅 층(20)을 형성한다(S20). 미세 팁(10)은 폴리머 코팅 용액(미도시) 내에 제공되어 상기 미세 팁(10)의 외부 면에 폴리머 코팅 층(20)을 형성시킬 수 있다. 폴리머 코팅 층(20)은 미세 팁(10)의 하부에 형성될 수 있다. 폴리머 코팅 층(20)은 열 경화성 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리머 코팅 층(20)은 에폭시 수지, 폴리에틸렌 수지, 또는 폴리우레탄 수지를 포함할 수 있다. 나아가, 폴리머 코팅 층(20)은 포토 아크릴, 우레탄, 하이드로젤/이온젤, 포토레지스트를 포함할으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 일 예에 따르면, 폴리머 코팅 층(20)은 친수성을 가질 수 있다.1 and 3, a polymer coating layer 20 is formed on the tip of the fine tip 10 (S20). The fine tip 10 may be provided in a polymer coating solution (not shown) to form a polymer coating layer 20 on an outer surface of the fine tip 10 . The polymer coating layer 20 may be formed under the fine tip 10 . The polymer coating layer 20 may include a thermosetting resin. For example, the polymer coating layer 20 may include an epoxy resin, a polyethylene resin, or a polyurethane resin. Furthermore, the polymer coating layer 20 may include photo acrylic, urethane, hydrogel/ion gel, or photoresist, but the present invention is not limited thereto. According to one example, the polymer coating layer 20 may have hydrophilicity.

도 1 및 도 4를 참조하면, 폴리머 코팅 층(20)에 광(22)을 제공하여 상기 폴리머 코팅 층(20)을 경화한다(S30). 광(22)은 400nm의 파장을 갖는 자외선을 포함할 수 있다. 이와 달리, 광(22)은 400nm 내지 700nm 파장의 가시광 또는 700nm 이상의 파장을 갖는 적외선을 포함할 수 있다. 폴리머 코팅 층(20)은 약 1000cps 이하(ex, 50cps 내지 400cps)의 점도를 갖고 약 30초 이내에 경화될 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 4 , light 22 is provided to the polymer coating layer 20 to cure the polymer coating layer 20 (S30). Light 22 may include ultraviolet light having a wavelength of 400 nm. Alternatively, the light 22 may include visible light having a wavelength of 400 nm to 700 nm or infrared light having a wavelength of 700 nm or greater. The polymer coating layer 20 has a viscosity of about 1000cps or less (eg, 50cps to 400cps) and can be cured within about 30 seconds.

도 1 및 도 5를 참조하면, 폴리머 코팅 층(20) 상에 잉크(30)를 제공한다(S40). 미세 팁(10)은 잉크(30)의 용액 내에 제공되어 폴리머 코팅 층(20) 상에 잉크(30)를 형성시킬 수 있다. 예를 들어, 잉크(30)는 Ag 잉크, 용액형 산화물 반도체(SnO2, ZnO2, IGZO)를 포함할 수 있다. 잉크(30)는 약 200cps 내지 약 5000cps의 점도를 가질 수 있다. 잉크(30는 금속 나노 입자, 나노와이어, 또는 양자점 불순물을 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.Referring to FIGS. 1 and 5 , ink 30 is provided on the polymer coating layer 20 (S40). Fine tips 10 may be provided in a solution of ink 30 to form ink 30 on polymer coating layer 20 . For example, the ink 30 may include Ag ink and a solution type oxide semiconductor (SnO2, ZnO2, IGZO). The ink 30 may have a viscosity of about 200 cps to about 5000 cps. The ink 30 may include metal nanoparticles, nanowires, or quantum dot impurities, but the present invention is not limited thereto.

도 1 및 도 6을 참조하면, 잉크(30)를 대상체(40)에 제공하여 상기 잉크(30)를 상기 대상체(40) 상에 인쇄한다. 대상체(40)는 종이, 블록, 또는 금속을 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. Referring to FIGS. 1 and 6 , ink 30 is provided to an object 40 to print the ink 30 on the object 40 . The object 40 may include paper, block, or metal, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 미세 인쇄 방법은 평면적(2D) 및 입체적(3D) 인쇄 방법일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 미세 인쇄 방법은 dip-pen lithography 방법을 포함할 수 있다. The microprinting method of the present invention may be a two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) printing method. For example, the microprinting method of the present invention may include a dip-pen lithography method.

도 7은 본 발명의 미세 팁(10) 및 종래 미세 팁(14)의 일 예를 보여준다.7 shows an example of the fine tip 10 of the present invention and the conventional fine tip 14.

도 7을 참조하면, 본 발명의 미세 팁(10)은 잉크(30)를 대상체(40)의 상부 면을 따라 일방향으로 연장시킬 수 있다. 반면, 종래 미세 팁(14)은 대상체(40) 상에 도트 형태로 기록되어 Referring to FIG. 7 , the fine tip 10 of the present invention may extend the ink 30 in one direction along the upper surface of the object 40 . On the other hand, the conventional fine tip 14 is recorded in the form of a dot on the object 40

도 8은 도 3의 미세 팁(10) 및 폴리머 코팅 층(20)의 일 예를 보여준다. FIG. 8 shows an example of the fine tip 10 and the polymer coating layer 20 of FIG. 3 .

도 8을 참조하면, 미세 팁(10)은 다양한 모양 및 크기를 갖고, 폴리머 코팅 층(20)은 미세 팁(10) 상에 다양한 두께와 양으로 존재할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the fine tips 10 may have various shapes and sizes, and the polymer coating layer 20 may be present on the fine tips 10 in various thicknesses and amounts.

도 9는 도 7의 미세 팁(10), 폴리머 코팅 층(20), 및 잉크(30)의 일 예를 보여준다. FIG. 9 shows an example of the fine tip 10 of FIG. 7 , the polymer coating layer 20 , and the ink 30 .

도 9를 참조하면, 미세 팁(10)은 폴리머 코팅 층(20)을 이용하여 잉크(30)를 특정 문자 또는 이미지를 기록할 수 있다.Referring to FIG. 9 , the fine tip 10 may record a specific character or image using the ink 30 using the polymer coating layer 20 .

도 10은 도 9의 잉크(30)의 일 예를 보여준다. 10 shows an example of the ink 30 of FIG. 9 .

도 10을 참조하면, 미세 팁(10)은 잉크(30)를 적층하여 문자 또는 이미지를 입체적(3D)으로 기록 및/또는 표현할 수 있다. 예를 들어, 잉크(30)는 탑 모양을 가질 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.Referring to FIG. 10 , the fine tip 10 may record and/or express characters or images in three dimensions (3D) by stacking ink 30 . For example, the ink 30 may have a tower shape, but the present invention is not limited thereto.

따라서, 본 발명의 미세 인쇄 방법은 미세 팁(10) 상의 폴리머 코팅 층(20)을 이용하여 잉크(30)를 대상체(40)에 입체적(3D)으로 기록 및/또는 표시할 수 있다.Therefore, the microprinting method of the present invention can record and/or display the ink 30 on the object 40 in three dimensions (3D) using the polymer coating layer 20 on the microtip 10 .

이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들 및 응용 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. In the above, the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. You will understand that it can be. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments and application examples are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (1)

미세 팁을 준비하는 단계;
상기 미세 팁 상에 폴리머 코팅 층을 형성하는 단계;
상기 폴리머 코팅 층에 광을 제공하여 상기 폴리머 코팅 층을 경화하는 단계;
상기 폴리머 코팅 층 상에 잉크를 제공하는 단계; 및
상기 잉크를 대상체에 인쇄하는 단계를 포함하는 미세 인쇄 방법.
preparing a fine tip;
forming a polymer coating layer on the fine tip;
curing the polymer coating layer by providing light to the polymer coating layer;
providing ink on the polymer coating layer; and
A fine printing method comprising the step of printing the ink on an object.
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